पेशी : रचना व कार्य

पेशीमध्ये आणि पेशीबाहेर पाण्याचे वहन परासरण या क्रियेद्वारे होते. परासरण म्हणजे अर्धपारपटल (semi-permeable membrane) मधून पाण्याचे जास्त संहतीकडून कमी संहतीकडे होणारे वहन.

परासरणाचे प्रकार:

• सममपरासारी (Isotonic) द्रावण:
• परिभाषा: पेशीभोवतीचे माध्यम आणि पेशी या दोन्हींमधील पाण्याचे प्रमाण सारखे असते.
• परिणाम: पाणी पेशीच्या आत किंवा बाहेर जात नाही. पेशीचा आकार बदलत नाही.

• अवपरासारी (Hypotonic) द्रावण:
• परिभाषा: पेशीतील पाण्याचे प्रमाण कमी आणि सभोवतालच्या माध्यमातील पाण्याचे प्रमाण जास्त असते.
• परिणाम: पाणी पेशीत शिरते. याला अंतःपरासरण (Endosmosis) म्हणतात.
• उदाहरण: बेदाणे पाण्यात ठेवल्यावर काही वेळाने फुगतात. प्राणी पेशी फुगून फुटू शकतात (hemolysis).

• अतिपरासारी (Hypertonic) द्रावण:
• परिभाषा: पेशीतील पाण्याचे प्रमाण जास्त आणि पेशीभोवतालच्या माध्यमातील पाण्याचे प्रमाण कमी असते.
• परिणाम: पेशीतून पाणी बाहेर पडते. याला बहिःपरासरण (Exosmosis) म्हणतात.
• उदाहरण: फळांच्या फोडी साखरेच्या घट्ट पाकात टाकल्यास फोडींतील पाणी पाकात जाऊन त्या आकसतात. अतिपरासारी द्रावणात ठेवल्याने प्राणीपेशी किंवा वनस्पतीपेशीतील पाणी बहिःपरासरण प्रक्रियेमुळे बाहेर पडते आणि पेशीद्रव्य आकसते. या क्रियेला रससंकोच (Plasmolysis) म्हणतात.

पेशीपटल (Cell Membrane) निवडक्षम पारपटल असल्याने परासरणाची क्रिया नियंत्रित करते.

प्रद्रव्यपटल व केंद्रक यांमधील तरल पदार्थाला पेशीद्रव्य (Cytoplasm) म्हणतात.

पेशीद्रव्याची वैशिष्ट्ये:

• स्वरूप: चिकट पदार्थ असून तो सतत हालचाल करत असतो.
• घटक: यात अनेक पेशीअंगके (Cell Organelles) विखुरलेली असतात.
• कार्य: पेशीत रासायनिक अभिक्रिया घडून येण्यासाठी पेशीद्रव्य हे माध्यम आहे.
• पेशीद्रव (Cytosol): पेशीअंगकांव्यतिरिक्त असलेला पेशीतील भाग म्हणजे पेशीद्रव. यात अमिनो आम्ले, ग्लुकोज, जीवनसत्वे साठवलेली असतात.

वनस्पती पेशी आणि प्राणी पेशीतील फरक:

• वनस्पती पेशी: मोठ्या केंद्रीय रिक्तिकांमुळे पेशीद्रव्य कडेला सारलेले असते.
• प्राणी पेशी: वनस्पतीपेशीतील पेशीद्रव्यापेक्षा प्राणीपेशीतील पेशीद्रव्य हे अधिक कणयुक्त व दाट असते.

पेशीअंगके (Cell Organelles):

• परिभाषा: विशिष्ट कार्य करणारे पेशीतील उपघटक म्हणजे पेशीअंगके होत. ही अंगके म्हणजे 'पेशीचे अवयव' आहेत.
• रचना: प्रत्येक अंगकाभोवती मेदप्रथिथिनयुक्त पटल असते.
• निरीक्षण: केंद्रक व हरितलवक यांव्यतिरिक्त इतर सर्व अंगके ही इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाच्या मदतीनेच पाहता येतात.

कांद्याच्या पापुद्र्यातील पेशीत दिसलेला गोलाकार, गडद ठिपका म्हणजे पेशीचे केंद्रक होय.

केंद्रकाची रचना:

• आवरण: इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीने पाहिल्यास केंद्रकाभोवती दुहेरी आवरण व त्यावर केंद्रकी छिद्रे दिसतात.
• कार्य: केंद्रकाच्या आत-बाहेर होणारे पदार्थांचे वहन या छिद्रांमधून होते.
• आतील घटक: केंद्रकामध्ये एक गोलाकार केंद्रकी (Nucleolus) असते व रंगसूत्रांचे जाळे असते.
• गुणसूत्रे: रंगसूत्रे ही पातळ दोऱ्यांसारखी असून पेशीविभाजनाच्या वेळी त्यांचे रूपांतर गुणसूत्रांमधे होते.
• जनुके (Genes): गुणसूत्रांवरील कार्यात्मक घटकांना जनुके म्हणतात.

केंद्रकाची कार्ये:

1. पेशींच्या सर्व चयापचय क्रिया व पेशीविभाजन यांवर नियंत्रण ठेवणे.
2. जनुकांद्वारे आनुवंशिक गुणांचे संक्रमण पुढील पिढीकडे करणे.

विशेष माहिती:

• रक्तातील लोहितरक्तकणिकांमधील (RBC) केंद्रक नष्ट झाल्याने हिमोग्लोबिनसाठी अधिक जागा उपलब्ध होते व जास्त ऑक्सिजन वाहून नेला जातो.
• वनस्पतींच्या रसवाहिन्यांतील चाळणी नलिकांमधील केंद्रक नष्ट झाल्याने त्या पोकळ होतात व अन्नपदार्थांचे वहन सोपे होते.

पेशीच्या आतमध्ये विविध पदार्थांचे वहन करणाऱ्या अंगकाला आंतर्द्रव्यजालिका (Endoplasmic Reticulum - ER) म्हणतात.

आंतर्द्रव्यजालिकेची रचना:

• स्वरूप: तरल पदार्थांनी भरलेल्या सूक्ष्मनलिका व पट एकमेकांना जोडले जाऊन बनलेली जाळ्यासारखी रचना.
• स्थान: आतील बाजूने केंद्रकाला तर बाहेरील बाजूने प्रद्रव्यपटलाला जोडलेली असते.
• प्रकार:
• खडबडीत आंतर्द्रव्यजालिका (Rough ER - RER): पृष्ठभागावर रायबोझोम्सचे कण असतील तर तिला खडबडीत आंतर्द्रव्यजालिका म्हणतात. ही प्रथिनांच्या संश्लेषणात व वहनात मदत करते.
• गुळगुळीत आंतर्द्रव्यजालिका (Smooth ER - SER): पृष्ठभागावर रायबोझोम्स नसतात. ही मेद आणि स्टेरॉइड्सच्या संश्लेषणात मदत करते.

आंतर्द्रव्यजालिकेची कार्ये:

1. पेशीला आधार देणारी चौकट म्हणून कार्य करते.
2. प्रथिनांचे वहन करणे.
3. अन्न, हवा, पाणी यांमार्फत शरीरात आलेल्या विषारी पदार्थांना जलद्रावणीय करून शरीराबाहेर टाकणे (detoxification).

एकमेकांना समांतर रचलेल्या 5-8 चपट्या, पोकळ कोशांपासून गॉल्गी संकुल बनते. या कोशांना कुंडे (Cisternae) म्हणतात. कुंडांमध्ये विविध प्रकारची विकरे असतात.

गॉल्गी संकुलाची कार्यपद्धती:

1. आंतर्द्रव्यजालिकेकडून आलेली प्रथिने गोलीय पीटिकांमधे बंदिस्त होतात.
2. पेशीद्रव्यामार्फत या पीटिका गॉल्गी संकुलापर्यंत येतात, त्याच्या निर्मितीक्षम बाजूशी (cis face) संयोग पावून त्यांतील द्रव्य कुंडांमधे पाठवले जाते.
3. कुंडांच्या घड्यांमधून पुढे सरकताना विकरांमुळे त्या द्रव्यांमधे बदल होत जातात (modification).
4. ही बदल झालेली प्रथिने पुन्हा गोलीय पीटिकांमधे बंद होऊन गॉल्गी संकुलाच्या परिपक्व बाजूने (trans face) बाहेर पडतात.
5. हे कार्य कारखान्यातील वस्तू बांधून पुढे पाठविणाऱ्या पॅकिंग विभागासारखे होते.

गॉल्गी संकुलाची कार्ये:

1. गॉल्गी संकुल हे पेशीतील 'स्त्रावी अंगक' (Secretory Organelle) आहे.
2. पेशीत संश्लेषित झालेल्या विकरे, प्रथिने, वर्णके इत्यादी पदार्थांमधे बदल घडवून त्यांची विभागणी करणे, त्यांना पेशीमधे किंवा पेशीबाहेर अपेक्षित ठिकाणी पोहोचविणे (packaging and transport).
3. रिक्तिका व स्त्रावी पीटिका यांची निर्मिती करणे.
4. पेशीभित्तिका, प्रद्रव्यपटल व लयकारिका यांच्या निर्मितीस मदत करणे.

कॅमिलिओ गॉल्गी (Camillo Golgi):

• या शास्त्रज्ञाने सर्वप्रथम गॉल्गी संकुलाचे वर्णन केले.
• 'काळी अभिक्रिया' (Black Reaction) हे रंजन तंत्र त्यांनी विकसित केले व या तंत्राने त्यांनी चेतासंस्थेचा सखोल अभ्यास केला.
• 'चेतासंस्थेची रचना' या अभ्यासासाठी सँटियागो काजल या शास्त्रज्ञाबरोबर त्यांना 1906 मध्ये नोबेल पारितोषिक मिळाले.

पेशीत घडणाऱ्या चयापचय क्रियांमधे जे टाकाऊ पदार्थ तयार होतात, त्यांची विल्हेवाट लावणारी संस्था म्हणजे लयकारिका (Lysosomes).

लयकारिकेची रचना:

• साधे एकपटलाने वेष्टित कोश असून त्यांमधे पाचक विकरे (Digestive Enzymes) असतात.

लयकारिकेची कार्ये:

1. रोगप्रतिकार यंत्रणा: पेशीवर हल्ला करणाऱ्या जिवाणू व विषाणूंना नष्ट करते.
2. उद्ध्वस्त करणारे पथक: जीर्ण व कमजोर पेशीअंगके, कार्बनी कचरा हे टाकाऊ पदार्थ लयकारिकेमार्फत बाहेर टाकले जातात (waste disposal).
3. आत्मघाती पिशव्या (Suicidal Bags): पेशी जुनी किंवा खराब झाली की लयकारिका फुटतात व त्यातील विकरे स्वतःच्याच पेशीचे पचन करतात.
4. उपासमारीच्या काळात: लयकारिका पेशीत साठविलेल्या प्रथिने व मेद यांचे पाचन करते, ज्यामुळे पेशीला ऊर्जा मिळते.

प्रत्येक पेशीला ऊर्जेची गरज असते. पेशीला ऊर्जा पुरविण्याचे काम तंतुकणिका (Mitochondria) करतात, म्हणून त्यांना पेशीचे 'शक्ती केंद्र' (Powerhouse of the Cell) म्हणतात.

तंतुकणिकेची रचना:

• आवरण: इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीखाली पाहिल्यास तंतुकणिका दुहेरी आवरणांची बनलेली दिसते.
• बाह्य आवरण: सच्छिद्र (porous) असते.
• आतील आवरण: घड्यांनी (शिखांनी - Cristae) बनलेले असते. यामुळे पृष्ठभाग वाढतो आणि रासायनिक अभिक्रियांसाठी अधिक जागा मिळते.
• आतील पोकळी (Matrix): जेलीसदृश द्रवात रायबोझोम्स, फॉस्फेट कण व डीऑकसीरायबो न्यूक्लिक आम्ल (DNA) रेणू असतात.
• स्वयं-प्रतिकृती: DNA आणि रायबोझोम्स असल्यामुळे तंतुकणिका स्वतःची प्रथिने संश्लेषित करू शकतात.

तंतुकणिकेची कार्ये:

1. पेशींतील कर्बोदके व मेदाचे विकरांच्या साहाय्याने ऑक्सिडीकरण करते.
2. या प्रक्रियेत मुक्त झालेली ऊर्जा ATP (ॲडेनोसाईन ट्राय फॉस्फेट) च्या रूपात साठवते. ATP हे ऊर्जासमृद्ध संयुग आहे.
3. ATP मधील ऊर्जा वापरून स्वतःसाठी प्रथिने, कर्बोदके, मेद यांचे संश्लेषण करणे.

विशेष माहिती:

• प्राणीपेशीपेक्षा वनस्पतीपेशीत तंतुकणिकांची संख्या कमी असते.
• लोहितरक्तकणिकेत तंतुकणिका नसतात. त्यामुळे त्या पेशी जो ऑक्सिजन वाहून नेतात, तो त्यांच्या स्वतःसाठी वापरला जात नाही.

पेशीतील घटकद्रव्याची साठवण करणारे पेशीअंगक म्हणजे रिक्तिका (Vacuoles) होय.

रिक्तिकांची वैशिष्ट्ये:

• आकार: रिक्तिकांना ठराविक आकार नसतो. पेशीच्या गरजेनुसार रिकितकेची रचना बदलत असते.
• पटल: रिकितकेचे पटल एकपदरी असते.

रिक्तिकांची कार्ये:

1. पेशीचा परासरणीय दाब नियंत्रित ठेवणे.
2. चयापचय क्रियेत बनलेली उत्पादिते (ग्लायकोजेन, प्रथिने, पाणी) साठवणे.
3. प्राणीपेशीतील रिक्तिका: टाकाऊ पदार्थ साठवतात.
4. अमिबाच्या रिकितकेत: अन्न पचनपूर्व साठवले जाते (अन्न रिक्तिका).
5. वनस्पतीपेशीतील रिक्तिका: पेशीद्रवाने भरलेल्या असून त्या पेशीला ताठरता व दृढता देतात. वनस्पती पेशींमध्ये एक मोठी केंद्रीय रिक्तिका असते जी पेशीच्या 90% पर्यंत जागा व्यापू शकते.

वनस्पतींच्या पानांना हिरवा रंग, तर फुलांना लाल, पिवळा, केशरी, निळा असे अनेक रंग देणारे अंगक फक्त वनस्पतीपेशींत आढळते, ते म्हणजे लवक (Plastids).

लवकांचे प्रकार:

लवके ही द्विपटलयुक्त असून दोन प्रकारांची असतात:

1. अवर्णलवके (Leucoplasts): पांढरी/रंगहीन लवके. ही पिष्टमय पदार्थ, मेद व प्रथिनांचे संश्लेषण व साठवण करतात.
2. वर्णलवके (Chromoplasts): रंगीत लवके. ही फुले व फळे यांना रंग देतात.

हरितलवक (Chloroplast):

• प्रकार: हरितलवके ही वर्णलवके असून इतर प्रकारच्या वर्णलवकांत रूपांतरित होऊ शकतात. उदा. हिरवे कच्चे टोमॅटो पिकल्यावर हरितद्रव्य नष्ट पावते तर लायकोपीन (Lycopene) तयार झाल्याने लाल रंग येतो.
• कार्य: वनस्पतींच्या पानांत चालणाऱ्या प्रकाशसंश्लेषण (Photosynthesis) प्रक्रियेसाठी हरितलवके फार महत्त्वाची आहेत. हरितलवके सौर ऊर्जेचे रासायनिक ऊर्जेत रूपांतर करतात.
• रचना: हरितलवकाच्या पिठिकेमध्ये (stroma) प्रकाशसंश्लेषणासाठी आवश्यक विकरे, DNA, रायबोझोम्स व पिष्टमय पदार्थ असतात.
• स्वयं-प्रतिकृती: तंतुकणिकांप्रमाणेच लवकांमध्येही DNA व रायबोझोम्स असल्यामुळे ही अंगके स्वतःची प्रथिने तयार करू शकतात.

लवकांची कार्ये:

1. हरितलवके: सौर ऊर्जा शोषून तिचे रासायनिक ऊर्जेत म्हणजे अन्नात रूपांतर करतात.
2. वर्णलवके: फुले व फळे यांना रंग प्राप्त होतो.
3. अवर्णलवके: पिष्टमय पदार्थ, मेद व प्रथिनांचे संश्लेषण व साठवण करतात.

वनस्पतींच्या भागांचा रंग आणि रंगद्रव्य:

पेशींच्या रचनेचा व अंगकांचा अभ्यास केल्यानंतर तुमच्या लक्षात आले असेल की वनस्पतीपेशी व प्राणीपेशी यांमधे आढळणाऱ्या अंगकांमुळे पेशीतील कार्ये सुरळीतपणे चालू असतात. अशा विकसित पेशींना दृश्यकेंद्रकी पेशी (Eukaryotic Cells) म्हणतात. याउलट, जिवाणूंमध्ये आढळणाऱ्या पेशींना आदिकेंद्रकी पेशी (Prokaryotic Cells) म्हणतात. आता या दोनही पेशी प्रकारांचा तुलनात्मक अभ्यास करूया.

दृश्यकेंद्रकी पेशी (Eukaryotic Cells):

• आकार: 5-100 मायक्रोमीटर.
• गुणसूत्र संख्या: एकापेक्षा जास्त.
• केंद्रक: केंद्रकपटल, केंद्रकी व केंद्रकद्रव्य असलेले सुस्पष्ट केंद्रक असते.
• अंगके: तंतुकणिका, लवके, गॉल्गी संकुल, ER, लयकारिका यांसारखी आवरणयुक्त अंगके असतात.
• उदाहरणे: उच्चविकसित एकपेशीय व बहुपेशीय वनस्पती व प्राणी यांमधे आढळतात.

आदिकेंद्रकी पेशी (Prokaryotic Cells):

• आकार: 1-10 मायक्रोमीटर.
• गुणसूत्र संख्या: एकच (वर्तुळाकार DNA).
• केंद्रक: केंद्रकसदृश्य केंद्रकाभ (Nucleoid) असतो, पण सुस्पष्ट केंद्रक नसते (केंद्रकपटल नसते).
• अंगके: आवरणयुक्त अंगके नसतात (उदा. तंतुकणिका, लवके, गॉल्गी संकुल, ER, लयकारिका नसतात). रायबोझोम्स मात्र असतात.
• उदाहरणे: जिवाणू (Bacteria) आणि नील-हरित शैवाल (Cyanobacteria).